JP2002341809A - 光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表面の微細な凹凸により形成される光散乱パタ
ーンと回折格子パターンとを有するディスプレイにおい
て、双方のパターンが同様に白色で光って見えるように
し、観察条件の変化に伴って、両者の差異が明らかとな
るような視覚効果を持たせる。 【解決手段】回折格子パターンとして、画素にあたる微
小領域内に、回折格子の方向がそれぞれ等しく、少なく
とも２種類以上の空間周波数を持つ回折格子からなるセ
ルを配置する。前記微小領域内の回折格子セルからの回
折光は、混色により白色で視覚されるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光散乱による特定
パターンを表示するディスプレイに関する。特に、一層
高度な偽造防止効果と共に、デザインの自由度の向上し
た光散乱パターンを有するディスプレイに関する。さら
に詳しくは、上記光散乱パターンと回折格子パターンと
の組み合わせから成り、特定の観察角度で白色として知
覚される回折格子パターンと広い観察角度で白色に光る
光散乱パターンとを組み合わせて、観察角度の変化に応
じた色彩の変化による視覚効果の向上したディスプレイ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光散乱パターンは、通常、基材の表面を
パターン状に凹凸状に加工することで実現することがで
きる。その加工方法として、エッチングによる方法や表
面部を薬品などで荒らす方法、表面を機械的に荒らして
凹凸を形成する方法などがある。

【０００３】一般に、光散乱パターンでは、散乱光によ
る表示範囲は広く、観察条件（角度）が変化しても、白
色の散乱光による表示が輝度や色彩の変化がなく視覚さ
れる。他方、回折格子を構成要素とする表示では、回折
光の出射範囲（方向）に制限があり、視覚される表示も
輝度や色彩の変化が大きい。

【０００４】凹凸で形成された回折格子パターンと、凹
凸で形成されて光を散乱する光散乱パターンとの組み合
わせにより構成されるディスプレイは、例えば、特開平
５−２７３５００号公報（特許２７５１７２１号）に提
案されている。その内容は、回折格子パターンに上記光
散乱パターンを組み合わせることにより、 （ａ）回折光のみによる表示でないため、観察条件の制
約が少ない。 （ｂ）きらきらとした印象を与える画像表現だけではな
い。 （ｃ）双方のパターンが凹凸で形成されるため、作製工
程が増えない（エンボス成形のみで良い）と共に、双方
のパターンの位置合わせが容易となる。 などの効果を奏する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、凹凸で形成
される光散乱パターンを、精巧で多彩な表現を可能と
し、一層高度な偽造防止効果と共に、デザインの自由度
の向上した光散乱パターンを含むディスプレイを提供す
ることにある。特に、光散乱パターンと回折格子パター
ンとを組み合わせて成るディスプレイにおいて、常に双
方のパターンが別々のものとして認識されるだけでな
く、特定の観察条件（角度）では、同様に白色（無彩
色）の表示パターンが視覚されるが、観察条件（角度）
の変更に伴って、回折格子パターンの部分が着色を伴っ
て視覚され、光散乱パターンの部分との色彩に変化が生
じるような（あるいは、回折格子パターンの部分が視覚
できなくなるような）視覚的な効果を持つディスプレイ
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、ディスプレ
イ内で光散乱パターンと混在させる回折格子パターンと
して、白色に近い色彩で視覚されるような回折格子パタ
ーンを採用する。請求項１の本発明は、基材表面に形成
した微小な凹部または凸部を光散乱要素として、前記光
散乱要素を形成することにより構成される、光散乱によ
る特定パターンを表示する光散乱パターンを含むディス
プレイにおいて、前記光散乱パターンを形成する同一基
材表面に、回折格子からなる微小なセルが、回折格子の
空間周波数，回折格子の方向，前記セルの配置の少なく
とも何れかが変化してなる回折格子パターンが形成され
ており、前記回折格子パターン内には、それぞれの回折
格子の方向が等しい２種類以上の異なる空間周波数を持
つ回折格子からなる微小なセルが集まって構成される微
小領域を有することを特徴とする光散乱パターンおよび
回折格子パターンから成るディスプレイである。

【０００７】２種類の空間周波数（特定条件で視覚され
る色に相当）を持つ回折格子からの回折光の出射方向が
等しく補色関係にあると、観察者にとっては、２色の混
色により無彩色（白色）として認識されることになる。

【０００８】しかし、回折光は観察条件が変わると視覚
される波長（色）が波長分散により変化するため、回折
格子の空間周波数が２種類だけでは、色変化の度合いが
大きいため、回折格子の空間周波数の種類を多くする
と、前記微小領域からの回折光の総和により視覚される
色としては、無彩色（白色）として認識される度合いが
高くなる。

【０００９】請求項２の発明は、回折格子パターンが無
彩色（白色）として認識される度合いを高くするため
に、回折格子からなる微小なセルを形成する前記微小領
域には、補色関係にある２種類だけでなく、それぞれの
回折格子の方向が等しい３種類以上の異なる空間周波数
を持つ回折格子からなる微小なセルが形成されており、
観察条件に応じて色変化のさらに少ない白色を表現する
画素となる前記領域を含むことを特徴とする。

【００１０】前記３種類以上の異なる空間周波数を持つ
回折格子は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に対応させても良い。

【００１１】観察条件に応じて色変化の一層少ない白色
を表現し、回折格子パターンが無彩色（白色）として認
識される度合いをさらに高くするために、請求項４の発
明では、前記微小領域には、それぞれの回折格子の方向
が等しい４種類以上の異なる空間周波数を持つ回折格子
からなる微小なセルが形成されており、前記微小領域に
おける４種類以上の異なる空間周波数が、観察される全
ての波長が可視波長領域内に存在するような観察条件を
持つ組み合わせから成ることを特徴とする。

【００１２】前記微小領域における４種類以上の異なる
空間周波数が、観察される全ての波長が可視波長領域内
にほぼ均等に分布して存在するような観察条件を持つ組
み合わせから成ることが好ましい。

【００１３】前記微小領域のサイズが肉眼で識別できな
いほど小さければ、内部に形成された回折格子からなる
微小なセルの存在を識別できず、それらセルからの回折
光の総和による色を視覚する上で好適であり、前記微小
領域のサイズは肉眼による分解能を超えて微小であるこ
とが望ましく、３００μｍ以下であることが適切であ
る。

【００１４】本発明では、光散乱パターンの形成される
領域と、回折格子パターンの形成される領域とを、同一
基板上で別々な領域にしても良いし、双方を混在させる
ように同じ領域にしても良い。

【００１５】後者の場合、回折格子セルを形成する微小
領域内で、回折格子セルを避けた位置に前記光散乱要素
を形成しても良いし、回折格子の形成されるセル内に、
前記光散乱要素の形成された部分を含むようにしても良
い。

【００１６】＜作用＞回折格子パターンが光って見える
観察条件（角度）では、双方のパターンが白色に光り、
両者の明確な区別はつかないが、観察角度を変えると、
光散乱パターンのみが白色に光って見え、回折格子パタ
ーンは白色から多少の色変化を伴って視覚される。これ
により、観察角度に応じた表示画像の切り替えが行なわ
れる。

【００１７】一般に、ドットを構成単位とする回折格子
パターンでは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色
に相当する空間周波数を持った複数のドットを連続して
配置することで、前記３原色の混色により白色を知覚さ
せることが可能となる。前記３原色の混色により白色を
知覚することができる観察角度にも制限があり、観察角
度の変化により前記３原色のバランスが崩れると、総和
として視覚される色が白色からずれることもある。

【００１８】そのため、前記３原色以外の空間周波数を
持つ回折格子からなるドットをも併せて配置すること
で、観察角度の変化による色変化の度合いが少なく、安
定して自然な白色の表示を視覚することが可能となる。
例えば、前記微小領域における回折格子の空間周波数を
４種類以上とし、それらの回折格子からの回折光が観察
される全ての波長が可視波長領域内にほぼ均等に分布し
て存在するような観察条件を持つ組み合わせとすること
で、観察条件が変化して、１種類の回折格子からの回折
光が可視域を外れても、他の３種類の回折格子からの回
折光が可視波長領域内にあると、３種類の回折光の総和
により白色が維持される度合いが高くなる。

【００１９】このように、様々な空間周波数を持つ回折
格子からなるドットの組み合わせにより、観察条件の変
化に応じた色変化の少ない白色に光る回折格子パターン
と、光散乱要素の配置により記録された、色変化の殆ど
ない白色に光る光散乱パターンとの組み合わせから成る
ディスプレイとし、双方のパターンによる表示の切り替
え（区別）を一層困難にすることもできる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。回折格子パターンはＲ，Ｇ，Ｂの３原色の何れかに
相当する空間周波数を持つ回折格子から成っている。こ
のＲ，Ｇ，Ｂに相当する３種類のドットは、肉眼で観察
した際に白色として知覚されるよう、微小領域内におい
て隣接して配置される。

【００２１】上記のＲ，Ｇ，Ｂ３種類のドットの総和に
より観察される回折光による白色と同程度の輝度で光る
光散乱パターンを、回折格子パターンと並べて配置する
と、回折格子パターンが光る観察角度では双方が光って
見え、また、観察条件を変えた別の角度では光散乱パタ
ーンのみが光って見える。

【００２２】図１は、本実施形態によるディスプレイの
一例を示す説明図である。同図に示すように、光散乱要
素である微小な凹凸を「ＴＯＰ」という文字の形で規定
される領域内に配置して光散乱パターンを構成する。そ
の他の部分にＲ，Ｇ，Ｂの３種類の回折格子から成るド
ットを配置して回折格子パターンを構成する。

【００２３】図１（ａ）に示す観察条件では、光散乱パ
ターンと回折格子パターンの双方が白く光って見え、一
様な白色として知覚されるが、図１（ｂ）に示す観察条
件では、回折格子パターンは視覚されず、光散乱パター
ンによる「ＴＯＰ」の文字のみが浮かび上がることにな
る。

【００２４】このように、構成の異なるドット（回折格
子／微小凹凸）を配置することで、観察角度が変化した
際に、別々の情報を表示可能なディスプレイを実現する
ことができる。

【００２５】図２は、本実施形態によるディスプレイの
他例を示す説明図である。上記と同様の概念により、図
柄や文字毎に、光散乱パターンと回折格子パターンを使
い分けることで、図２に示すように観察角度に応じて得
られる情報を変化させることができる。図２（ａ）に示
す観察条件では、双方のパターンが同様に白く光って見
え、単なるアルファベットの羅列として認識されるが、
図２（ｂ）に示すように観察条件を変えることで、「Ｔ
ＯＰ」の文字のみが光って見える。

【００２６】このように、ランダムに並べられたアルフ
ァベットの羅列としか認識できない状態から、意味のあ
る単語として認識できるように、特定のアルファベット
だけを光散乱パターンで構成し、回折格子が光って見え
ない角度では、その単語が読みとれるようにすることが
可能となり、記録情報を特定の観察条件で認識させるよ
うな情報の隠蔽機能をディスプレイに持たせ、高いセキ
ュリティ性を実現することもできる。

【００２７】なお、ここでは回折格子パターンの種類を
Ｒ，Ｇ，Ｂの３種類に限定して説明したが、他の空間周
波数から成る回折格子の組み合わせによっても白色を実
現することができ、特に４種類以上の回折格子を用いる
とより自然な白色を呈することが可能となり、光散乱パ
ターンによる白色光との差異を小さくし、例えば上記の
ような情報隠蔽の機能を高くすることができる。また、
前記差異を大きくすることにより、表示パターンの変更
を顕著にすることも可能であり、この場合には補色関係
にある２種類の回折格子が用いられる。

【００２８】また、上記では、観察条件の変化に伴っ
て、回折格子によるパターンが視覚できなくなる場合に
ついて説明したが、視覚できなくなるわけではなく、回
折格子によるパターンが（白色からの）色変化を伴って
視覚できる場合でも、本発明による作用効果は同様であ
る。

【００２９】本発明では、光散乱パターンを構成する光
散乱要素である微小な凹凸は、回折格子パターンを構成
する回折格子からなるセルと重複しないように場所を変
えて形成しても、前記セル内に混在するように形成して
も良い。

【００３０】図３は、回折格子からなるセル内に前記光
散乱要素を形成して、回折格子パターンと光散乱パター
ンとを混在させる場合の一例を示す説明図である。

【００３１】回折格子からなるセル内に、前記光散乱要
素を形成する場合には、特定の観察条件では白色に光っ
て見える回折格子パターンと、広範囲に渡って白色に光
って見える光散乱パターンとを空間的に同一の場所に配
置することができる。この場合には、さらに偽造防止効
果の高いディスプレイを提供することが可能となる。

【００３２】図３では、簡単化のために回折格子のみが
形成された領域と、光散乱要素と回折格子が多重に記録
された領域とを同程度の大きさで表したが、双方の領域
で均一な明るさを実現するには、光散乱パターンと回折
格子パターンが多重に記録された領域のサイズを小さく
するか、回折格子の格子線の深さ（回折効率）を変化さ
せるなどして明るさを調整することが望ましい。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、光散乱パターンと回折格
子パターンとを組み合わせて成るディスプレイにおい
て、双方のパターンが別々のものとして認識されるだけ
でなく、特定の観察条件（角度）では、同様に白色の表
示パターンが視覚されるが、観察条件（角度）の変化に
伴って、回折格子パターンの部分が着色を伴って視覚さ
れ、光散乱パターンの部分との色彩に変化が生じる（あ
るいは、回折格子パターンは光って見えなくなり、光散
乱パターンのみが白色に知覚される）ような視覚的な効
果を持つディスプレイが提供される。このようなディス
プレイでは、光散乱パターンにより記録された情報を、
特定の観察条件では回折格子パターンと混同して、個別
に認識させないようにでき、前記情報を隠蔽できる効果
がある。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディスプレイの一例を示す説明
図。

【図２】本発明によるディスプレイの他例を示す説明
図。

【図３】回折格子からなるセル内に前記光散乱要素を形
成して、回折格子パターンと光散乱パターンとを混在さ
せる場合の一例を示す説明図。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材表面に形成した微小な凹部または凸部
   を光散乱要素として、前記光散乱要素を形成することに
   より構成される、光散乱による特定パターンを表示する
   光散乱パターンを含むディスプレイにおいて、 前記光散乱パターンを形成する同一基材表面に、回折格
   子からなる微小なセルが、回折格子の空間周波数，回折
   格子の方向，回折格子の回折効率，前記セルの配置，前
   記セルの大きさの少なくとも何れかが変化してなる回折
   格子パターンが形成されており、 前記回折格子パターン内には、それぞれの回折格子の方
   向が等しい２種類以上の異なる空間周波数を持つ回折格
   子からなる微小なセルが集まって構成され、観察条件に
   よっては白色として視覚される微小領域を有することを
   特徴とする光散乱パターンおよび回折格子パターンから
   成るディスプレイ。
2. 【請求項２】前記微小領域には、それぞれの回折格子の
   方向が等しい３種類以上の異なる空間周波数を持つ回折
   格子からなる微小なセルが形成されており、観察条件に
   応じて色変化の少ない白色を表現する画素となる前記領
   域を含むことを特徴とする請求項１記載の光散乱パター
   ンおよび回折格子パターンから成るディスプレイ。
3. 【請求項３】前記３種類以上の異なる空間周波数を持つ
   回折格子が、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に対応することを特徴
   とする請求項２記載の光散乱パターンおよび回折格子パ
   ターンから成るディスプレイ。
4. 【請求項４】前記微小領域には、それぞれの回折格子の
   方向が等しい４種類以上の異なる空間周波数を持つ回折
   格子からなる微小なセルが形成されており、 前記微小
   領域における４種類以上の異なる空間周波数が、観察さ
   れる全ての波長が可視波長領域内に存在するような観察
   条件を持つ組み合わせから成ることを特徴とする請求項
   １記載の光散乱パターンおよび回折格子パターンから成
   るディスプレイ。
5. 【請求項５】前記微小領域における４種類以上の異なる
   空間周波数が、観察される全ての波長が可視波長領域内
   にほぼ均等に分布して存在するような観察条件を持つ組
   み合わせから成ることを特徴とする請求項４記載の光散
   乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレ
   イ。
6. 【請求項６】前記微小領域の大きさが、３００μｍ以下
   であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の
   光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディス
   プレイ。
7. 【請求項７】回折格子の形成されるセル内に、前記光散
   乱要素の形成された部分を含むことを特徴とする請求項
   １〜６の何れかに記載の光散乱パターンおよび回折格子
   パターンから成るディスプレイ。
8. 【請求項８】回折格子の形成されるセルと、前記光散乱
   要素の形成される部分とは、場所が異なることを特徴と
   する請求項１〜６の何れかに記載の光散乱パターンおよ
   び回折格子パターンから成るディスプレイ。